氯气透平压缩机的选用及改进

郑阳伟，胡智勇，邹建生，邓勇新

（乳源东阳光电化厂，广东 韶关 512700）

乳源东阳光电化厂2005年5月正式建成投产5万t/a离子膜烧碱，又于2008年投资扩建二期15万t/a离子膜烧碱，再于2018年扩产至25.5万t/a，该厂氯氢处理分二期工程，一期为5.5万t/a的处理能力，配备2台6万t/a的氯气透平压缩机，一开一备。二期为20万t/a的处理能力，配备10万t/a、17万t/a、22万t/a的氯气透平压缩机各1台，以适应不同的生产负荷，并储备有足够的备用机组。

1 氯气透平压缩机曾用型号

投产以来，乳源东阳光电化厂使用过杭州阳光集团有限公司生产的双轴半开式叶轮双级压缩的5万t/a的氯气透平压缩机（LYJⅡB型），单轴封闭式三元流叶轮双级压缩的6万t/a、10万t/a、17万t/a、22万t/a的氯气透平压缩机（LYJⅢ型，其中22万t/a机由杭州阳光集团监制，浙江宸轩透平机制造有限公司生产）。也使用过其他公司生产的单轴封闭式叶轮四级压缩的8万t/a的氯气透平压缩机。

2 氯气透平压缩机的选用情况

一期氯氢处理产能由5万t/a扩产至6万t/a时，相应的氯气透平压缩机也由双轴半开式叶轮双级压缩的5万t/a更换成单轴封闭式叶轮双级压缩的6万t/a机型。

二期氯氢处理产能15万t/a时，安装其他公司生产的2台8万t/a的氯气透平压缩机，由于使用效果不佳，所以又增加1台10万t/a的氯气透平压缩机；后又出于节能考虑选用了17万t/a的氯气透平压缩机，代替原设计的2台8万t/a的氯气透平压缩机。产能由15万t/a扩产至20万t/a后，再增加1台22万t/a的氯气透平压缩机，原10万t/a和17万t/a氯气透平压缩机作为备用机组。

3 氯气透平压缩机对比情况分析

一期项目扩产时，透平机更换为单轴封闭式叶轮双级压缩的氯气透平压缩机。该压缩机具有以下优势：（1）结构及维修简单。单轴封闭式叶轮双级压缩机只有一根高速轴，相应的轴和密封件均少一半。（2）维修费用低。氯气透平压缩机的高速转子组件比较昂贵，设备维修时，双轴半开式叶轮双级压缩机需要对两个高速转子组件进行调校，做动平衡。而单轴封闭式叶轮双级压缩机只有一个高速转子组件，所以维修费用较低。（3）设备效率较高。由于6万t/a机型运动件减少，叶轮效率提高，5万t/a双轴半开式叶轮双级压缩机主电机185 kW，而6万t/a单轴封闭式叶轮双级压缩机的主电机只需要200 kW，输送能力加大了20%，但功率只增加8%。

二期氯气透平压缩机，原设计的其他厂家提供的2台8万t/a的氯气透平压缩机，为单轴封闭式叶轮四级压缩机，由于四级压缩，输送压力较高可达到0.35 MPa（G），主电机额定功率为500 kW/台，2台同时运行实际消耗可达到900 kW。油站更换一次润滑油，需要8桶170 kg的32#汽轮机油，配套2台35 kW的油泵，油泵一开一备，强制供油，而且还设置油高位槽。整机结构复杂，维修不便。振动、位移、温度和压力探测点多，23个联锁停车点，只要有一个联锁点不达标就会停机。占地面积大，需要两层楼，土建及安装费用高。操作复杂，正常操作需要3个人，一楼、二楼、操作间各1人，整机造价昂贵。

杭州阳光集团有限公司生产的17万t/a的氯气透平压缩机，为单轴封闭式三元流叶轮两级压缩机，输送压力可达到0.25 MPa（G），设计流量6 800 Nm3/h，完全能满足生产需要，电机额定功率为500 kW/台，将15万t/a离子膜烧碱产生的氯气带完只需要450 kW，如计入油泵动力，机组比原用压缩机可节约一半电耗。机组的油箱只需要3桶170 kg的32#汽轮机油，机组配套一个3 kW的辅助油泵，主油泵与主机输入轴直联，由主电机提供动力。氯气透平压缩机未运行时，由辅助油泵供油；氯气透平压缩机运行后，由主油泵供油，辅助油泵自动停止工作，这样可节省油泵的能耗，更重要的是可有效避免失电时压缩机缺油。主机结构简单，每级压缩缸体均可单独拆检，维修方便，便于抢修，维修费用低。厂家在理念上以产品质量良好服务尽力保障生产，振动、位移、温度和压力等在可靠探测基础上对小概率低危害事件的联锁适当精简。主机采用撬块集装式设计，单层厂房布置，布局紧凑，占地面积小，设备阀门都在一楼，操作简单，任何时候只需要2个人操作即可，一楼和操作间各1人，整机投资费用较低。

4 22万t/a氯气透平压缩机

由于二期离子膜碱由15万t/a扩产至20万t/a，从节能以及正常生产需要考虑，增加1台22万t/a氯气透平压缩机，具体参数如下。

（1）工艺设计参数

a.输送介质：氯气；

b.氯气纯度：≥96%；

c.入口温度：≤30℃；

d.入口压力：0.080 MPa（绝压）；

e.出口压力：0.35 MPa（绝压）；

f.流量：8 800 Nm3/h；

如进气压力为0.09 MPa（绝压），排气压力0.35 MPa（绝压），流量为 10 000 Nm3/h，平衡烧碱能力按 8 000 h计为25万t/台·a；

g.氯气含水 ＜100×10-6。

（2）机组型号：LYJⅢ-0.35/10000

（3）单台主要参数见表1。

机组安装好运行后，将二期20万t/a离子膜碱产生的氯气全部带完，且还有40%的回流，电流在43 A左右，各参数运行正常，截止2018年9月在该公司已连续运行5个月。

表1 单台主要参数

5 氯气透平压缩机的改进

随着社会的发展，人类对设备的节能、环保和自动化的要求越来越高，氯气透平压缩机亦应随之改进。

杭州阳光集团有限公司为了使氯气透平压缩机产品更节能，结构型式由双轴式改进为单轴式，叶轮由直叶片半开式改进为三元流叶片封闭式，取得了良好效果。

为了减少氯气透平压缩机的烟气排放，该公司所提供的LYJⅢ-0.35/10000机组改进了润滑油的冷却系统，使油箱温度由通常的60℃甚至更高降至40℃左右，且完全可用循环水取代冷冻水冷却；改进了油烟除雾器，适当增加了滤芯长度。这些改进使机组的烟气明显减小，告别了“大烟气”时代；为了提高机组的自动化水平，该公司对机组的初步设计进行优化在透平机的入口、出口和回流阀都增加了气动自动阀，开机和调节时都可用自动阀进行调节，大大方便了操作。

6 氯气透平压缩机的选用

1台氯气透平压缩机可以输送完所有氯气时，尽量选开1台机组。1台机组操作简单，氯气送出去后，只要调节入口和回流即可；如果是2台较小的氯气透平压缩机，开第2台时还需要置换，对废气处理系统增加压力。1台17万t/a的氯气透平压缩机能力大于2台8万t/a的机组，而且电耗更低，也就是“规模效益”的原理。

该公司所用杭州阳光集团有限公司生产的氯压机组从5万t/a、10万t/a到17万t/a，现在达到22万t/a（其中22万t/aLYJⅢ型机由杭州阳光集团监制，浙江宸轩透平机制造有限公司生产），在中、大型氯气透平压缩机中又多了一个选择。

7 结语

杭州阳光集团有限公司生产（包括利用其技术监制生产）的透平氯压机具有投资节省、质量可靠、操作方便、维修简单、运行费用低等优点。由于设备集成度高，占地面积比较小，配件较少，无论是机械维修还是仪表维修都比较简便且机组能耗低，符合国家的节能减排政策。